دانلود مقاله جنس های فریم دو چرخه با تمرکز به روش های ساخت فیبر

کربن‌:‌Teehnical white paper
مقدمه :
20 سال قبل انتخاب فریم دوچرخه جاده ایی ساده و محدود بود. برای سبکی وزن و راندن روان جنس هایی از قبیل (Cclumbus sL) فولاد ورق نازک استفاده می شد. دوچرخه سواران سنگین وزن که استحکام بیشتری برای فریم دوچرخه طلب می کردند، سنگینی و سواری تنوانستند با در آمیختن لوله ها (‌در مثال های مورد نیاز از لوله های مستحکم ما بقی مکان ها لوله های سلبته را احساس دوچرخه سواری را متوازی کنند.
برای آلومینیوم انتخاب در بین (limber Alan) یا (Vitusc) یا یک (Klein) سفارش فوق سنگین و بسیار گران بود. چند ماده بیگانه مانند فیبر کربین (Graftek) و (tele dyne titanium) باعث سواری با شکوهی می شد حس کنجکاوری گران قیمت و زارای سابقاتی طولانی در شکستن فریم و فرمان پذیری ناموزون بودند.
3- اکتشاف مواد و بازار در حال رشد تکنولوژی پیشرفته برای محصولات دوچرخه سازی تکامل فریم های دوچرخه را در دهه 1980 شتاب داد. Cannondale وTrek اجازه همه گیرشدن فریم های آلومینیومی را به صنعت دادند که تا حدی کم قیمت تراز تیتانیوم بود و فیبر کربن به معنوان جرقه ایی در موادر مهندس این دوره قلمداد گردید. لذا زندگان فولاد با آلیاژ های مقاوم تر و دارای عملیات حرارتی و اشکال پیچیده و قطرلوله های غیر استاندادر به عرص همبارزه بازگشتند تا بتوانند وزن را بر خلاف راحتی و بازده دهی کاهش دهند.
4- امرزوه قدرت انتخاب بیشتر طبیعتاً پیچیدگی و سرگیجه گی بیشتر وجود دارد. اگر کسی بخواهد بهترین ماده برای فریم دوچرخه را سوال کند، یک جواب حساب شده نیاز دارد زیرا چگونه استفاده کردن ماده داده شده می تواند مهمتر از نوع ماده استفاده شده باشد.
5- فریم دوچرخه ایده آل برای یک دوچرخه سواری باید متناسب با ابعاد وی و همچنین سبک باشد. این فریم باید به خوبی تکان های مسیر را جذب کند اما باید به حضور موج دار فرمان پذیر تا حد 1: ( به خاطر سفتی کناری) و نیروئی نقصان نیافته برای پدال رانندگی مهیامی کند ضربه ها و پیچش های غیر منتظره که خود مستلزم پرداخت جذاب بوده ومقاوم در برابر خوردگی یا المان های نفوذی است
واقعیات ماده : اسیکل ، آلومینیوم،‌تیتانیوم و فیبر کربن همه برای بدست آوردن حد بالای مقیاس به کار می روند ولی در استحکام سختی وزن مقاومت به شکست خوردگی و غیره متفاوت هستند برای مثال استفاده از آلومینیوم یا تیتانیوم در ابعاد لوله مشابه در قالب یک فریم استیل سنتی باعث کاهش وزن شده اما تولید انعطاف پذیری بیش از اندازه می کند. بنا به این فریم های فلزی غیر آهنی معمولاً قطر لوله ایی بیشتر از استیل دادند که برای بیشتر کردن صلیب میباشد.
2) فریم های فلزی معمولاً با یک بار فوق سنگین تکی دچار شکست نمی شوند اما به خاطر تنش های کم اندازه اما تکرار پذیر ( که معروف به خستگی است) استیل و تیتانیوم دارای تعریفی به عنوان کمترین حد خستگی هستند که اگر تنش ها کمتر از این حدود باشد این نیروهای کوچک عموماً طول عمر خستگی فریم را کوتاه نمی کنند. آلومینیوم دارای چنین حد مشخص شده پایه ای نیست بنابراین هر دوره تنش هر چه قدر هم که کم ماده را به شکست ناشی از خستگی نزدیک تر می کند
- طراحان این محدودیت را تشخیص دادند و مبادرت به “زیاده سازی” فریم هایشان برای استفاده مادام العمر کردند.
3- استحکام بالای تیتانیوم وزن سبک، قابلیت ارتجاعی و مقاومت در برابر خوردگی باعث گزینش آن به عنوان ماده مناسب فریم شد. با این وجود به خاطر فلزی بودن آن بیشتر خواص مشابه مکانییک که باعث محدودیت استیل و آلومینیوم می شد، تیتانیوم را بی نگذاشت. فلزات در تمام جهات به طور مساوی مستحکم و سخت هستند( خاصیتی که “ایزوتروپی” نامیده می شود) زمانی که هندسه یک برش عرضی از لوله ای فلزی برای ازیابی استحکام یا سفتی مورد نیاز در یک صفحه تعیین گردید، یک مهندس آزادی خود را برای ارزیابی مطالبات مختلف برای استحکام یا سفتی در دیگر صفحات از دست می دهد. در لوله های فلزی با تنظیم قطر و ضخامت دیواره برای مواجه با استانداردهای خمش،‌به طور خودکار سفتی خمشی جانبی و پیچی تعیین می گردد.
4- فیم های ف لزی در مقایسه با کامپوزیت ها فقط در یک موضوع متفاوت هستند کامپوزیت ها شامل الیاف تقویت کننده هستند که شبکه مواد جاسازی شده اند. معروفترین کامپوزیت، شیشه که به معنی رزین پلی استر( به عنوان ماتریس یا زمینه) تقویت شده با پشم شیشه ((fiberglass است. کامپوزیت های پیشرفته شامل فیبرهای مهندسی شده نظیر کربن ، پلی مر،‌فلز یا سرامیک می باشند معمولاً این فیبرها با رزین های ترموست مانند اپوکسی بارور شده اند. دیگر مواد ماتریسی حاوی ترموپلاستیک، فلزات و حتی سرامی کها می باشند. این کامپوزیت های پیشرفته ساختارها را مستحکم تر و صلب تر از فلزات هم اندازه می کنند اما با وزنی بسیار کمتر!